跳过点火发动机控制中的点火分数管理的制作方法

本申请是2012年10月17日递交的申请号为201280050603.1，发明名称为“跳过点火发动机控制中的点火分数管理”的分案申请。

相关申请的交叉引用

本申请要求2011年10月17日提交的临时申请号61/548,187以及2012年4月30日提交的临时申请号61/640,646的优先权，这些申请均通过引用结合在此。

本发明总体上涉及内燃发动机的跳过点火控制。更具体地说，使用点火分数管理来帮助缓解跳过点火发动机控制中的nvh问题。

背景技术：

现今运行的大多数车辆(以及许多其他装置)由内燃(ic)发动机提供动力。内燃发动机典型地具有用于发生燃烧的多个气缸或其他工作室。在正常驾驶条件下，由内燃发动机产生的扭矩需要在一个宽的范围上变动以便满足驾驶员的操作要求。近年来，已提出并利用了许多控制内燃发动机扭矩的方法。一些这类方法考虑改变发动机的有效排量。通过有时跳过某些气缸的点火来改变发动机的有效排量的发动机控制方法经常被称为“跳过点火(skipfire)”发动机控制。一般来说，跳过点火发动机控制被认为提供大量潜在优点，包括在许多应用中显著改善燃料经济性的潜力。尽管跳过点火发动机控制的概念已经存在多年，并且它的益处得到理解，但跳过点火发动机控制尚未实现显著的商业成功。

众所周知，运行发动机势必引起明显的噪声和振动，这些噪声和振动在本领域中经常统称为nvh(噪声、振动以及声振粗糙度)。一般来说，与跳过点火发动机控制相关联的一个固定印象是一个发动机的跳过点火操作将会使该发动机运转起来明显比常规操作更粗糙。在许多应用(如汽车应用)中，跳过点火发动机控制提出的最重大挑战之一是振动控制。的确，无法令人满意地解决nvh问题被认为是阻碍跳过点火型发动机控制的广泛采用的主要障碍之一。

共同受让的美国专利号7,954,474；7,886,715；7,849,835；7,577,511；8,099,224；8,131,445和8,131,447以及共同受让的申请号13/004,839；13/004,844；以及其他专利申请描述了使得以一种跳过点火工作模式操作多种多样内燃发动机切实可行的多种发动机控制器。这些专利和专利申请各自通过引用结合在此。尽管所描述的控制器能良好地工作，人们仍在继续努力以进一步改善这些以及其他跳过点火发动机控制器的性能以便进一步缓解在跳过点火控制下运行的发动机的nvh问题。本申请描述了在许多应用中可以改善发动机性能的另外的跳过点火控制特征和增强。

技术实现要素：

在描述的不同实施例中，跳过点火控制用于传输所希望的发动机输出。一个控制器确定适用于传输一个请求输出的一个跳过点火的点火分数以及(在适当时)相关联的发动机设置。

在一方面，该点火分数选自一组可供使用的点火分数，其中该组可供使用的点火分数随着发动机速度的变化而变化，这样使得在较高发动机速度下比在较低发动机速度下可供使用的点火分数多。该控制器然后以传输选定的点火分数的一种跳过点火方式指导点火。

在另一方面，首先确定一个请求点火分数，该请求点火分数适用于在选定的发动机运行条件下(其可以是优化的操作条件或其他条件)传输所希望的发动机输出。在适当时，之后确定一个调整点火分数，该调整点火分数是一个更优选的操作点火分数。该调整(操作/命令)点火分数通常接近，但不同于请求点火分数。然后以大致上传输命令调整点火分数的一种跳过点火方式指导实际点火。适当调整至少一个发动机控制参数，这样使得发动机在调整点火分数下输出所希望的输出。

这种调整点火分数的使用在请求点火分数可能导致产生包括不希望的频率分量和/或易于诱导不希望的振动或声学特征的一种点火顺序时尤其有用。在这类情况下，可以使用一个更理想的操作点火分数并且可以使用其他发动机控制参数(如进气歧管压力、气门正时、点火正时等)以确保传输所希望的发动机输出。在一些实施例中，一个调整点火分数确定单元被安排成用于确定一个操作点火分数，该操作点火分数相对于该请求点火分数减少一个限定频率范围内的振动。

在又另一方面，滤波可以用于在多个点火机会上扩展命令点火分数变化。这在跳过点火控制器中尤其有用，这些跳过点火控制器追踪已被请求但尚未得到该点火控制器指导的点火的部分并且使用这类信息来帮助管理不同的命令点火分数之间的过渡。

在另一方面，在一些实施例中，控制器进一步被安排成用于调整一个或多个选定的发动机参数(例如，歧管压力、气门正时、点火正时、油门位置等)，作为跳过点火控制的一部分。一般来说，这类调整的响应要慢于可以做出的命令点火分数的改变。在这类应用中，滤波可以被安排成用于使得对命令点火分数的改变的响应对应于对一个或多个变化的发动机控制参数的改变的响应。

在不同的实施例中，一个动力传动系参数调整块可以被安排成用于使得以一种使得发动机在当前命令点火分数下产生所希望的输出的方式调整一个或多个选定的动力传动系控制参数。在另一方面，提供一个滤波器，该滤波器具有与一个或多个调整的动力传动系控制参数的响应大致相匹配的响应。该滤波器被安排成用于使得命令点火分数的改变对应于调整的动力传动系控制参数的改变。

在另一方面，跳过点火控制器被安排成用于选择一个基础点火分数，该基础点火分数具有在当前发动机速度下每秒将重复至少指定次数的一个重复点火循环长度。这种安排可以帮助减少发生不希望的振动。

根据上述方面中任一方面的跳过点火发动机控制器优选被安排成用于追踪已被命令但尚未得到指导的一个点火的部分，从而帮助管理不同命令点火分数之间的过渡。这些控制器还优选被安排成用于在传输命令点火分数的同时并且通过命令点火分数的变化来扩展点火。在一些实现方式中，这种功能性通过使用一阶σ-δ转换器(firstordersigmadeltaconverter)或其功能等效物来提供。

在一些实施例中，迟滞可以应用于点火分数的确定，以帮助降低在选定点火分数之间快速来回波动的几率。迟滞可以应用于请求扭矩、发动机速度和/或其他合适的输入。

在一些实施例中，可以不定期地指示另外的点火来促进打破与一个命令点火分数相关联的循环模式。另外或可替代地，高频抖动可以添加至该命令点火分数以促进打破与一个重复点火循环相关联的循环模式。

在一些实施例中，一个多维查找表可以用于确定操作点火分数。在选定的实现方式中，该查找表的第一索引是请求输出和请求点火分数中的一个并且该查找表的第二索引是发动机速度。在不同的实施例中，该查找表的另外或替代的索引是传动齿轮。

上文所述的不同方面以及特征可以单独实施或以任何组合实施。

附图说明

结合附图，通过参考以下描述可以最好地理解本发明及其优点，在附图中：

图1是示出根据本发明的一个实施例的基于跳过点火的发动机点火控制单元的方框图。

图2是示出适于用作调整点火分数计算器的循环模式发生器的方框图。

图3是在选定发动机速度下使用根据图2的循环模式发生器比较传输点火分数与请求点火分数的示例性曲线图。

图4是示出结合选定过渡管理和模式打破特征的另一个替代的基于跳过点火的发动机点火控制单元的方框图。

图5是示出在小范围点火分数上操作发动机时观察到的振动(以纵向加速度测量)的曲线图。

图6是根据点火控制单元的另一个实施例比较传输点火分数与请求点火的曲线图。

图7是在一个特定实现方式中比较传输点火分数与请求点火分数的放大段。

图8是潜在可供使用的点火分数的数量随着最大可能的循环点火机会变化的曲线图。

图9是潜在可供使用的点火分数的数量随着发动机速度变化的曲线图。

在附图中，有时使用相似参考标号表示相似的结构元件。还应认识到的是，附图中的描绘是图解性的并且不成比例。

具体实施方式

跳过点火发动机控制器通常被认为易于产生不希望的振动。当使用一小组固定的跳过点火的点火模式时，可以选择这些可供使用的点火模式以便于使稳定状态使用期间的振动最小化。因此，许多跳过点火发动机控制器被安排成用于仅允许使用非常小的一组预定点火模式。虽然可以使这类设计工作，但将可供使用的跳过点火的点火模式局限于非常小的一组预定顺序倾向于限制因使用跳过点火控制而变得可能的燃料效率增益。在点火分数之间的过渡期间，这类设计还倾向于经历发动机粗糙度。最近，本申请的受让人已提出便于以一种连续可变的排量模式操作发动机的多种跳过点火发动机控制器，其中动态确定点火以满足驾驶员的要求。这类点火控制器(一些这类点火控制器在结合的专利和专利申请中进行描述)不局限于使用相对小的一组固定点火模式。相反，在一些描述的实现方式中，可以在任何时间通过以满足驾驶员要求的方式改变传输跳过点火的点火分数来改变发动机的有效排量以遵循驾驶员的要求。虽然这类控制器能良好地工作，人们仍在继续努力以更进一步改善跳过点火控制器设计的噪声、振动以及声振粗糙度(nvh)特征。

在此所述的跳过点火的点火控制方法致力于获得动态确定点火顺序的灵活性，同时降低受控发动机操作期间产生不希望的点火顺序的几率。在一些描述的实施例中，这部分地通过避免或最大程度减少使用具有不希望的nvh特征的点火分数来实现。在一个特定实例中，已观察到低频率振动(例如，在0.2至8hz的范围内)尤其会引起车辆乘坐者的反感，并且因此，在一些实施例中，已做出努力来最大程度减少使用最可能产生处于这一频率范围内的振动的点火顺序。同时，优选对发动机进行控制以持续传输所希望的输出并且平稳地处理过渡。在一些其他实施例中，提供促进使用具有更好nvh特征的点火分数的机制。

问题的本质可能在一种跳过点火控制器的背景下能够最容易看出，该跳过点火控制器将输入到该点火控制器的信号视作对指定点火分数的请求并且利用一阶σ-δ转换器来确定具体点火正时。当使用一阶σ-δ转换器时，那么从概念上来说，对于任何给出的数字方式实现的输入信号水平(例如，对于任何具体的请求点火分数)，该点火控制器都将产生一个基本上固定的重复点火模式(部分归因于输入信号的量化)。在这种实施例中，一个稳定输入会有效导致产生一个固定的点火模式(但是点火顺序的相位可能会基于累加器中的初始值而略有偏差)。如本领域技术人员所熟知，在产生一些点火模式时，发动机将十分平稳地操作，而其他点火模式则更可能产生不希望的振动。我们观察到具有在0.2至8hz的一般范围内的频率分量的点火顺序倾向于产生最不希望的振动并且如果跳过点火的点火控制单元被局限于仅产生使那个范围内的基频分量最小化的点火顺序模式，那么车辆乘坐者将感受到明显较平稳的乘坐。

接下来参考图1，将描述根据本发明的一个实施例的一种发动机控制器。该发动机控制器包括一个点火控制单元120(跳过点火控制器)，该点火控制单元被安排成用于尝试消除(或至少大致上减少)包括在一个指定频率范围内的基频分量的点火顺序的产生。出于说明目的，将0.2至8hz的频率范围视作关注频率范围。然而，应认识到的是，在此描述的这些概念可以更通常用于消除/最小化任何关注频率范围内的频率分量，这样使得点火控制器设计者可以容易地定制一种控制器来抑制该设计者关注的任何一个或多个频率范围。

跳过点火的点火控制单元120接收指示一个所希望的发动机输出的一个输入信号110并且被安排成用于产生一系列点火命令(驱动脉冲信号113)，这些点火命令一起协作以使发动机150使用跳过点火发动机控制来提供该所希望的输出。点火控制单元120包括一个请求点火分数计算器122、一个调整点火分数计算器124、一个动力传动系参数调整模块133以及一个驱动脉冲发生器130。

在图1中，输入信号110示出为由一个扭矩计算器80提供，但是应认识到的是，该输入信号可以来自任何其他合适的来源。扭矩计算器80被安排成用于在任何给定时间基于多个输入来确定所希望的发动机扭矩。该扭矩计算器将一个所希望或请求的扭矩110输出至点火分数计算器90。在不同的实施例中，该所希望的扭矩可以基于多个输入，这些输入在任何给定时间影响或指示该所希望的发动机扭矩。在汽车应用中，输入到扭矩计算器的主要输入之一典型地是指示加速器踏板位置的加速器踏板位置(app)信号83。其他主要输入可以来自其他功能块，如巡航控制器(ccs命令84)、变速器控制器(at命令85)、牵引力控制单元(tcu命令86)等。还存在可能影响扭矩计算的许多因素，如发动机速度。当这类因素用于扭矩计算中时，那么适当的输入(如发动机速度(rpm信号87))也将被提供或者必要时可由扭矩计算器获得。应认识到的是，在许多情况下，扭矩计算器80的功能性可以由ecu提供。在其他实施例中，信号110可以接收自或源自多种其他来源中的任一来源，这些来源包括加速器踏板位置传感器、巡航控制器等。

请求点火分数计算器122被安排成用于确定一个跳过点火的点火分数，该跳过点火的点火分数将适于在选定发动机运行条件下传输所希望的输出(例如，使用对于燃料效率来说优化的操作参数，但这并非必要条件)。点火分数指示传输所希望的输出将要求的、选定操作条件下的点火百分比。在一个优选实施例中，点火分数基于优化点火的百分比来确定，与如果所有气缸在一个最优操作点处点火将产生的扭矩相比，该优化点火的百分比被要求用于传输驾驶员请求发动机扭矩。然而，在其他情况下，可以使用不同水平的参考点火来确定适当的点火分数。

请求点火分数计算器122可以采用多种多样不同的形式。通过举例，在一些实施例中，可以简单且适当地缩放输入信号110。然而，在许多应用中，希望将输入信号110视作一个请求扭矩或以一些其他方式处理。应认识到的是，点火分数通常并不与请求扭矩线性相关，而是可能取决于多种变量，如发动机速度、传动齿轮以及其他发动机/动力传输系统车辆操作参数。因此，在不同实施例中，请求点火分数计算器122可以在确定所希望的点火分数时，考虑当前车辆操作条件(例如，发动机速度、歧管压力、齿轮等)、环境条件和/或其他因素。不管适当的点火分数如何确定，请求点火分数计算器122都将输出指示一个点火分数的一个请求点火分数信号123，该点火分数将适于在参考操作条件下提供所希望的输出。请求点火分数信号123被传递至调整点火分数计算器124。

如上文所论述，一些类型的跳过点火发动机控制器的一个特征在于它们有时可能会指导使用能够诱导不希望的发动机和/或车辆振动的点火顺序。调整点火分数计算器124通常被安排成用于(a)选择接近请求点火分数、已知具有希望的nvh特征的一个点火分数；或者(b)抑制或防止使用最可能产生不希望的振动和/或声学噪声的点火分数。调整点火分数计算器124可以采用多种多样不同的形式，如将在下文更详细地描述。调整点火分数计算器124的输出是指示发动机预期输出的有效点火分数的命令操作点火分数信号125。命令点火分数125可以直接或间接地馈入到驱动脉冲发生器130中。驱动脉冲发生器130被安排成用于发出一系列点火命令(例如，驱动脉冲信号113)，这些点火命令使得发动机传输由命令点火分数125指示的点火百分比。

驱动脉冲发生器130也可以采用多种多样不同的形式。例如，在一个描述的实施例中，驱动脉冲发生器130采用一个一阶σ-δ转换器的形式。当然，在其他实施例中，可以使用众多其他驱动脉冲发生器，包括更高阶σ-δ转换器、其他预测自适应控制器、基于查找表的转换器、或被安排成用于传输由命令点火分数信号125所请求的点火分数的任何其他合适的转换器或控制器。通过举例，受让人的其他专利申请中描述的许多驱动脉冲发生器同样可以用于这种点火控制结构中。驱动脉冲发生器130输出的驱动脉冲信号113可以传递至一个发动机控制单元(ecu)或协调实际点火的燃烧控制器140。

由于命令点火分数信号125可以命令不同于请求点火分数计算器122确定的可能点火机会的百分比的点火，应认识到的是，如果未做出适当调整的话，那么发动机的输出将不一定与驾驶员要求相匹配。因此，点火控制器120可以包括一个动力传动系参数调整模块133，该动力传动系参数调整模块被适配成调整选定动力传动系参数以调整每次点火的输出，这样使得实际发动机输出大致上等于请求发动机输出。通过举例，如果请求点火分数123在参考点火条件下是48％，并且命令点火分数125是50％，那么可以调整这些发动机参数，这样使得每次点火的扭矩输出是参考点火的约96％。以此方式，点火控制器120确保传输的发动机输出大致上等于输入信号110请求的发动机输出。

存在可以以其调整这些发动机参数以改变由每次点火提供的扭矩的多种方式。一种有效方法是调整传输至每个点燃气缸的进气质量(massaircharge；mac)并且允许发动机控制单元(ecu)140针对命令的mac提供适当的燃料供应。这最容易通过调整油门位置进而改变进气歧管(map)压力来实现。然而，应认识到的是，可以使用其他技术(例如，改变气门正时)来改变mac并且同样存在可以用于改变每次点火提供的扭矩的许多其他发动机参数，包括燃料供应、点火提前正时等。如果受控发动机允许空气燃料比的广泛变化(例如，如在大多数柴油机中所允许的)，那么有可能仅通过调整燃料供应来改变气缸扭矩输出。因此，能够以所希望的任何方式调整每次气缸点火的输出以便于确保在命令点火分数下的实际发动机输出大致上与所请求发动机输出相同。

在一些操作模式下，在跳过点火机会期间，气缸被禁用。也就是说，除了在跳过工作循环期间不给这些气缸供燃料之外，气门也将保持关闭以减少泵送损失。在相应气缸被点燃的有效点火机会期间，这些气缸优选在靠近或处于它们的最优操作区域(如与最优燃料效率相对应的一个操作区域)在一定条件(例如，气门正时和点火正时，以及燃料喷射水平)下操作。虽然认为优化燃料效率将是许多实现方式中的主要目的之一，但应认识到的是，在任何特定应用中，增大的扭矩或减少的排放也可能是用于确定最优操作区域的因素。因此，能够以控制器设计者认为合适的任何方式选择参考或“最优”点火的特征。

在图1所示出的实施例中，许多部件图解性地示出为独立的功能块。虽然在实际实现方式中，独立的部件可以用于每个功能块，但应认识到的是，不同块的功能性能够以任意数量的组合容易地集成在一起。通过举例，请求点火分数计算器122、调整点火分数计算器124以及动力传动系参数调整模块133都可以容易地一起集成到一个单一的点火分数确定单元224中(图4中标出)或者可以实现为合并多种不同功能块组合的部件。可替代地，该调整点火分数计算器和该动力传动系调整模块的功能性可以集成到一个振动控制单元中。不同功能块的功能性能够以算法方式、以模拟或数字逻辑方式、使用查找表或以任何其他合适的方式来实现。任何描述的部件也可以根据需要合并到发动机控制单元140的逻辑中。

在一个具体实例中，应认识到的是，在图1示出的实施例中，请求点火分数计算器122和调整点火分数计算器124合作以产生指示点火分数的一个信号，该信号基于当前加速器踏板位置以及其他操作条件是希望的、适当的。虽然作为两个独立部件的这些部件的功能性的描述有助于解释点火分数计算器的总体功能，并且这两个部件的组合能良好地工作以选择一个适当的点火分数，但应认识到的是，相同或相似的功能性可以经由许多其他技术来容易地实现。例如，在一些实施例中，一个扭矩请求可以直接转化成所希望的点火分数。该扭矩请求可能是一个所希望的扭矩计算的结果(例如，由ecu或有效充当扭矩计算器的其他部件计算)，该扭矩请求可以直接或间接源自加速器踏板位置，或者该扭矩请求可以由任何其他合适的来源提供。

在其他实施例中，可以使用一个多维查找表来选择所希望的点火分数，而无需计算或确定请求点火分数的单独步骤。通过举例，在一个具体实现方式中，该查找表可以基于(a)加速器踏板位置；(b)发动机速度(例如rpm)；以及(c)传动齿轮。当然，包括歧管绝对压力(map)、发动机冷却剂温度以及凸轮设置(即气门开启和闭合次数)、点火正时等的多种其他索引同样可以用于其他具体实现方式中。使用查找表的一个优点在于建模允许发动机设计者定制并且预设计将用于任何具体操作条件的点火分数。这类选择可以被定制以结合针对振动缓解、声学特征、燃料经济性以及其他竞争且潜在冲突的因素所希望的权衡。这种表也可以被安排成用于鉴别适当的进气质量(mac)和/或与选定点火分数一起使用以提供所希望的发动机输出的其他适当的发动机设置，从而同样结合动力传动系参数调整模块133的功能性。

任何以及所有描述的部件都可以被安排成用于十分快速地更新它们的决定/计算。在一些优选的实施例中，这些决定计算基于逐个点火机会(又称为逐个工作循环)更新，但这并非必要条件。不同部件的逐个点火机会操作的一个优点在于它使控制器非常易于对改变的输入和/或条件作出响应(特别是在与控制器仅可以在一个整个点火模式已完成之后或在其他设置延迟之后作出响应相比较时)。虽然逐个点火机会操作非常有效，但应认识到的是，这些不同部件(并且尤其是点火控制器130之前的部件)可以更缓慢地更新，同时仍提供可接受的控制(如(例如)通过更新曲轴的每次回转等)。

在许多优选的实现方式中，点火控制器130(或等效功能性)基于逐个点火机会做出一个不连续点火/不点火的决定。这并不意指必须在发生燃烧事件的同时做出这个决定，因为可能要求一些前置时间来适当地排空气缸并且为气缸供燃料。因此，点火决定典型地是与点火事件同时期做出的，但不必是同时的。这个点火决定可以在点火机会工作循环之前不久或大致上同时做出，或者该决定可以在早于实际点火机会一个或多个工作循环做出。另外，虽然许多实现方式独立做出每个工作室点火机会的点火决定，但在其他实现方式中，可能希望同时做出多个决定(例如两个或更多个)。

在一些优选的实施例中，点火控制单元120可以以与发动机速度和气缸相位(例如，到达气缸1上的上止点(tdc)或一些其他参考)同步的一个信号操作。该tdc同步信号可以用作该点火控制单元的一个时钟。该时钟可以被配置，这样使得它具有与每次气缸点火机会相对应的一个上升数字信号。例如对于一个六气缸、四冲程的发动机来说，该时钟可以具有三个上升数字信号/发动机回转。连续时钟脉冲中的上升数字信号可以调整相位以大致上与每个气缸在其压缩冲程结束时的tdc(上止点)位置相匹配，但这并非必要条件。因此，时钟与发动机之间的相位关系可以出于方便而选择并且也可以使用不同的相位关系。

循环模式发生器

接下来参考图2，将更为详细地描述一个调整点火分数计算器124(在此有时称为一个循环模式发生器(cpg)124(a)的一个具体实现方式。从概念上来说，循环模式发生器124(a)被安排成用于确定接近请求点火分数的一个操作点火分数，同时试图确保所得点火顺序消除或最小化人类最大敏感度的频率范围内的点火频率分量。已经存在涉及振动对车辆乘坐者作用的大量研究。例如，iso2631提供了与振动对车辆乘坐者的影响有关的指导。一般来说，频率在0.2与8hz之间的振动被认为属于从乘客舒适性观点来说最糟糕的振动类型(但当然存在许多对最相关界限有争议的理论)。因此，在一些实现方式中，希望以使该范围(或者车辆/发动机设计者最关注的任何一个或多个范围)内的振动频率最小化的一种控制模式操作发动机。

在第一个描述的实施例中，这部分通过确保使用了以超过指定阈值的频率重复的一种点火“模式”或“顺序”来实现。因此，循环模式发生器124(a)有效充当用于减少由请求点火分数计算器确定的点火分数中可能存在的低频成分的一个滤波器。实际重复阈值可以根据任何具体应用的需要而变化，但通常认为约6至12hz的最小重复阈值在许多应用中都能良好地工作。出于说明目的，以下实例利用一个8hz的最小重复阈值，该最小重复阈值已被发现适用于许多应用。然而，应认识到的是，所使用的实际阈值水平可以在应用之间变化，并且在某些应用中，该阈值实际上可以基于操作条件(例如像发动机速度)而发生一些变化。

返回该实例，如果选择每秒重复八次或更多次的一种循环点火模式，那么我们可以相当确信该点火模式自身将不具有或具有低于8hz的最小基频分量。换句话说，如果该点火模式是周期性的并且该循环模式每秒重复的次数是8或更多，那么发动机将以低于8hz的最小振动操作。在这个实施例中，图2中示出的调整点火分数计算器124(a)被安排成用于使得驱动脉冲发生器130输出每秒重复至少8次(即处于或高于重复阈值)的一种点火指令重复模式。

为了更好地说明该概念，考虑在2400rpm下以所希望的重复阈值8hz操作的一种四冲程、六气缸发动机。这种发动机将每分钟具有7200次点火机会或每秒具有120次点火机会。因此，只要使用不超过15次以上点火机会(即每秒120次点火机会除以8hz)的一个重复点火顺序(在此称为一个循环点火顺序)，就可以认为该循环点火模式自身将不具有低于8hz的频率分量。

实施这种方法的一种方式是计算可以用于一个重复顺序而没有引入低于所希望的阈值(例如8hz)的频率分量的风险的点火机会的最大数量。这个值在此称为最大可能循环点火机会(mpcfo)并且可以通过用每秒的点火机会除以所希望的最小振动频率来计算。mpcfo也可以使用查找表(lut)来确定。在这个实例中，mpcfo＝120/8＝15。mpcfo的任何分数值可以向下舍入或舍位以避免在一个不想要的频率范围内的频率成分。注意，mpcfo是反映每个循环的点火机会的一个无因次数，因为它反映了点火机会频率与最小所希望的振动频率的比。

将mpcfo取作15，确保点火顺序的重复处于或高于所希望的频率的各种可能的操作点火分数可以通过将所有可能分数视为具有15或更小的分母来确定。这些可能的操作点火分数包括：15/15、14/15、13/15、12/15、11/15…3/15、2/15、1/15；14/14、13/14、12/14…3/14、2/14、1/14；等，重复分母值是13至1的这种模式。各种可能的操作点火分数的回顾表明对于为15的mpcfo，存在73个独特的可能操作点火分数(即，消除了重复的值，因为许多分数(例如6/15、4/10、2/5)将是重复的)。调整点火分数计算器124(a)可以将这组可能的点火分数视作与为15的mpcfo相关联的一组可供使用的操作点火分数。应认识到的是，mpcfo将随着发动机速度的变化而变化，并且不同的mpcfo将具有不同组可供使用的操作点火分数。为了进一步说明这一点，图8是示出潜在可供使用的点火分数的数量随着mpcfo变化而变化的曲线图。

可以在发动机操作期间容易地动态确定可供使用的操作点火分数组，该组可供使用的操作点火分数确保点火顺序将以大于最小重复阈值的速率重复。此确定能够以算法方式计算；通过使用查找表或其他合适的数据结构来寻找；或者通过任何其他合适的机制来计算。应认识到的是，这十分容易实施，部分原因是mpcfo相当容易计算并且每个独特的mpcfo将具有一个固定的可允许点火分数组。

一般来说，使用mpcfo计算方法鉴别的该组可供使用的点火分数可以视为一组候选点火分数。如下文将更详细论述，还可能希望进一步排除一些选定的特定点火分数，因为它们会激发车辆共振或引起令人不快的噪声。这些排除的点火分数可以取决于动力传动系参数(如传动齿轮速比)而变化。

循环模式发生器124(a)通常被安排成用于选择在任何给定发动机速度下最合适的可供使用的操作点火分数。应清楚，很多(事实上大多数)时候，命令点火分数125将是不同的，尽管相对接近请求点火分数123。图3是比较请求点火分数与在mpcfo为15的情况下可能由一个代表性调整点火分数计算器124产生的传输点火分数的示例性曲线图。如在图3中可以看到，仅使用有限数量的离散点火分数导致了一个阶梯步进型传输点火分数行为。

如上文指出，请求点火分数123基于将适于在具体点火条件(例如，优化点火)下传输所希望的发动机输出的点火百分比来确定。当命令点火分数125不同于请求点火分数123时，如果气缸在与确定请求点火分数中设想的条件完全相同的条件下被点燃，那么发动机150的实际输出将与所希望的输出不匹配。因此，动力传动系参数调整模块133(其可以任选实施为调整点火分数计算器124(a)的一部分)还被安排成用于适当地调整发动机的一些操作参数，这样使得在使用调整点火分数时，实际发动机输出与所希望的发动机输出相匹配。虽然动力传动系参数调整模块133被示出为一个独立的部件，但应认识到的是，这种功能性可以容易地(并且经常会)合并到ecu或其他合适的部件之中。如本领域技术人员将认识到，可以容易地改变许多参数以适当地调整每次点火传输的扭矩，以确保使用该调整点火分数的实际发动机输出与所希望的发动机输出相匹配。通过举例，可以容易地调整参数(如油门位置、点火提前/正时、进气门定时和排气门定时、燃料供应等)来提供每次点火所希望的扭矩输出。

如在图3中可以看到，对于除接近0和1的那些以外的所有请求点火分数水平来说，循环模式发生器124(a)输出的离散点火分数水平相对接近请求水平。如在其他地方所描述，当请求点火分数接近1时，可能优选以一种正常工作模式而不是一种跳过点火操作模式来运转发动机。当请求点火分数可能接近零(如(例如)当发动机在空转时)，可能优选以一种正常(非跳过点火)操作模式运转发动机，或者减少每次点火的输出，这样使得一个更高的点火分数被要求。从控制观点来说，这通过以下来容易地实现：(a)简单地减少请求点火分数计算器123中利用的参考点火输出；并且(b)相应地调整发动机参数。

如下文将更详细论述，循环模式发生器124(a)(或者其他调整点火分数计算器)可以任选包括一个rpm迟滞模块和一个点火分数迟滞模块。这些模块用于使因发动机速度或请求扭矩的微小改变造成的cpg水平的不必要波动最小化。迟滞阈值可以随着发动机速度和请求扭矩的变化而变化。而且，这些迟滞阈值取决于是否请求增大或减小扭矩而可以是不对称的。迟滞水平也可以随着动力传动系参数(如传动齿轮速比或其他车辆参数(如是否应用刹车))的变化而变化。

噪声

上文所述循环模式产生方法在减少发动机振动方面是非常有效的。然而，使用重复模式存在一些潜在缺点(如果不适当解决的话)。首先，如下文将更详细解释，该模式自身的重复性质会使共振或差频受到激发，从而导致一种嗡嗡声或嗡响声。其次，一些重复模式导致跳过气缸时间延长，从而可能引起发动机的热问题、机械问题和/或控制问题。在一个v8发动机中，可以表示为分数n/8的所有跳过点火的点火分数都具有这种潜在问题。例如，一个1/2的点火分数可能潜在地始终点燃一组四个汽缸并且从不点燃其他四个(这基于被点燃的具体气缸可能是希望的或不希望的)。类似地，一个1/8的点火分数可能始终点燃一个气缸，但从不点燃其他七个。其他分数也可以显示出这种特性。当然，其他型号的发动机具有类似问题。

为了更好地理解声学差频问题的本质，考虑一个1/3的命令点火分数，该命令点火分数倾向于在许多类型的发动机中非常平滑地运转。在这种安排中，点火分数可以通过每三个气缸点火来实施。以1500rpm运转的一个四冲程v8发动机每三个气缸点火会导致331/3hz的基频。在如此高的点火频率下，驾驶员几乎检测不到振动。不幸的是，所得模式的规律性会产生声学问题。确切地说，实际气缸点火的顺序每24个机会重复来点火。因此，如果个别气缸点火具有略微不同的声学特征(由于如排气系统设计等因素，这是常见的)，那么可以产生4.2hz的声学差频。这种差频可以发生的原因在于虽然在1500rpm下每三个气缸点火会导致331/3hz的基频，但在一个八气缸发动机中，完全相同的气缸点火模式每24个点火机会进行重复。在1500rpm下，每秒存在100个点火机会，从而导致完全相同的气缸顺序每秒重复约4.2次(即100÷24≈4.2)。因此，存在产生约4.2hz的差频的潜力。这种差频有时对车辆乘坐者来说是可察觉的并且当可以感知时，就会在声学上变得令人讨厌。在另一方面，该差频足够低以至于观察者需要花费一些时间才能认识到它。因此，当在相同点火分数下持续驱动车辆数秒时，在其他情况下不会引人注意的声学共振会变得明显起来。当然，可以存在同样可以受到激发的许多其他共振差频。

在实践中，已观察到在一些发动机中，少数允许的循环点火模式/点火分数产生不希望的声学特征。事实上，一些最平滑的点火分数(如1/3和1/2)有时易于产生不希望的声学特征。在一些情况下，这些不希望的声学特征与上文论述的共振差频的类型相关联，这些共振差频的类型似乎与排气路径的特征和/或驻留频率相关。在其他情况下(例如，在使用1/2时)，噪声可能与切换至气缸排或组或在气缸排或组之间切换相关联。对于任何特定发动机和任何特定车辆(具有它们的相关联的排气系统等)来说，可以容易地鉴别产生不希望的声学噪声的点火分数/发动机速度组合。这种鉴别可以通过经验或分析来实现。

声学噪声问题能够以多种不同方式解决。例如，易于产生不希望的声学噪声的一个或多个点火分数可以相对容易地根据经验鉴别，并且调整点火分数计算器可以被设计来排除在特定操作条件下使用这类分数。在一个这种安排中，可以使用下一个更高或下一个最接近的点火分数来代替感知到可能产生声学噪声的点火分数。在其他实施例中，命令点火分数与计算点火分数之间可以存在少量偏移，如下文将更详细描述。虽然首先在循环模式发生器124(a)的背景中论述了声学噪声问题，但应认识到的是，基本声学问题可应用于任何点火分数确定单元的设计之中。

还观察到，声学噪声问题并不总是严格地是点火分数的函数。相反，包括发动机速度、齿轮等的其他变量可能对发动机操作的声学特征具有影响。因此，调整点火分数确定单元可以被安排成用于避免使用产生这种不希望的声学噪声的任何点火分数/发动机速度/齿轮组合。在利用查找表来确定适当的调整点火分数125的实施例中，可以简单地从可供使用的点火分数组中消除任何具有不希望的声学特征的点火分数。在实时计算(例如，以算法方式或使用逻辑)命令点火分数125的实施例中，可以首先计算一个建议点火分数并且之后可以检查该建议点火分数以确保该建议点火分数不是一个禁止点火分数。如果结果证明一个建议点火分数是被禁止的，那么可以选择一个相邻的点火分数(例如，下一个更高的点火分数)来代替该禁止点火分数。这种检查可以使用任何合适的技术来进行。通过举例，使用发动机速度作为一个索引的一个查找表可以用于鉴别对于任何给定发动机速度来说被禁止的潜在点火分数。

另一种方法将是简单地将充分缓解声学噪声的一个因素添加到禁止点火分数中。例如，如果已知一个建议点火分数(如1/3)具有不希望的声学特征，那么可以使用一个不同的点火分数(例如17/50或7/20)代替该建议点火分数。这些分数几乎具有为1/3的相同点火频率，所以将仅要求稍微减小每个点火扭矩以使输出扭矩大致上与请求扭矩相匹配。同样，实际偏移可以基于具体的发动机运行条件来预设或计算。

可以用于解决潜在的声学问题的另一种机制是有时打破由点火控制器产生的重复模式。为了预防在仅某些气缸被点燃/未被点燃的情况中产生的热问题和机械问题，这也可能是希望的。打破循环模式的一种方法是使控制器不定期地添加一次额外的点火。这能够以多种方式来实现。在图4示出的实施例中，提供了一个额外点火插入器272，该点火插入器可以被编程，以有时少量增大输入点火控制器230的值。这具有增大请求点火分数的作用并且将产生一些额外的点火。例如，如果插入器使命令点火分数增大1％持续延长的时期，那么点火控制器将每100个点火机会提供一次额外的点火。可以改变这些额外点火的频率和一般正时来满足任何具体设计的需要，但通常希望保持相当低的额外点火数，这样使得它们不会显著影响发动机总输出。通过举例，将由命令点火分数信号125指导的点火百分比增大约0.5％至5％通常足以充分打破这些模式以显著减少声学噪声。在示出的实施例中，插入器位于点火控制器230的上游。然而，还应清楚的是，这些额外点火可以在多个位置处引入到点火控制单元逻辑中以实现相同的功能。

插入器272也可以被编程以插入仅与特定点火分数(例如，被认为具有声学问题或其他问题的点火分数)相关联的另外的点火(例如，增大点火分数)。相反地，该插入器可以被安排成用于不插入与特定点火分数相关联的另外的点火。在一个具体实现方式中，该插入器可以包括用于鉴别额外点火插入的频率的一个二维查找表(该二维查找表针对任何具体的操作状态可以是零、正数或负数)，其中一个索引是请求扭矩或命令点火分数并且另一个是发动机速度。当然，更高或更低维度的查找表以及使用其他索引(例如，齿轮)和/或多种算法以及其他方法的表同样可以用于确定插入的频率。在一些实现方式中，可能同样希望随机化这些插入的正时。仍然在其他实现方式中，可能希望随着时间改变插入的量值(例如，对于一个稳定状态输入来说，第一短周期增加1％，之后增加2％插入并且然后增加零插入)。因此，可以广泛改变插入的性质来满足任何具体应用的需要。

打破模式的另一种方法是将高频抖动引入到cpg命令信号中。高频抖动可以被视为叠加在主信号或第二信号上的一个随机类噪声信号。如果需要，那么除另外的点火之外或代替这些另外的点火，可以由插入器272引入该高频抖动。在其他实现方式中，可以在点火控制器230内内部地引入该高频抖动(或者插入器272的任何其他功能)。

下文相对于图6和图7论述了缓解声学问题的另外其他方法。另外，应认识到的是，除了控制点火分数和点火顺序之外，一些声学问题还可以通过车辆机械设计来解决。点火顺序控制算法与车辆机械设计的复杂度之间可能存在一个权衡，其中本领域技术人员可以确定一个成本有效的工程解决方案。

平滑操作

已观察到在常规跳过点火控制器(该控制器典型地利用一小组有效点火分数)中，一些更为明显的发动机粗糙度倾向于与不同点火模式之间的过渡相关联。上文相对于图1所述的跳过点火控制器的一个特征在于基于σ-δ的点火控制器(驱动脉冲发生器)130固有地扩展点火命令，甚至是在改变命令点火分数的中途。应认识到的是，点火命令的这种扩展具有若干不希望的效果。首先，该扩展倾向于使发动机在任何给定点火分数下的操作平滑，这是因为点火倾向于相当均匀地扩展。另外，该扩展帮助使不同点火分数之间的过渡平滑，因为σ-δ转换器的累加器功能有效地追踪先前已被请求但尚未被传输的一个点火的部分–并且因此点火分数之间的过渡并不倾向于像没有这种追踪将观察到的一样中断。换句话说，该σ-δ转换器有效地追踪了已被请求(例如，被命令点火分数信号125请求)但尚未得到指导(例如，以驱动脉冲信号113的形式指导)的一个点火的部分。对最近点火的这种追踪或“记忆”促进了一个点火分数与点火顺序中任何点处的下一个点火分数之间的过渡，这是相当有利的。也就是说，一种模式没有必要在一个不同的点火分数被命令之前完成一个循环。

再者，一些描述的实现方式涵盖一个基于发动机速度(rpm)的时钟的使用。使用一个基于rpm的时钟的一个潜在伴随问题是每次气缸点火倾向于引起发动机rpm的明显改变。从控制观点来说，这会有效地引起时钟的跳动，该跳动会不利地影响控制器。使用一个rpm时钟的控制器中的点火的更为均匀的扩展的另一个益处在于该扩展还倾向于减少时钟跳动的不利影响。

虽然基于σ-δ的点火控制器(以及其他相似类型的转换器)为使发动机操作平滑做出很多，但仍存在可以用于帮助进一步使该发动机操作平滑的许多其他控制特征。再次参考图4，将描述可以添加至任何描述的跳过点火控制器或与其一起使用来进一步改善受控发动机/车辆的平滑度和运行性能的若干另外的部件和控制方法。在图4的实施例中，点火控制单元220包括一个点火分数确定单元224、一对低通滤波器270、274，以及一个点火控制器230(以及任选插入器272)。在这个实施例中，动力传动系参数调整模块133也负责确定所希望的进气质量(mac)和/或希望用于帮助确保实际发动机输出与请求发动机输出相匹配的其他发动机设置。点火控制器230可以采用一个σ-δ转换器或传输命令点火分数的任何其他转换器的形式。

已观察到在稳定状态操作期间，大多数驾驶员在驾驶时无法将他们的脚完美地仍然保持在加速器踏板上。也就是说，大多数驾驶员的脚在驾驶期间甚至是在他们试图使踏板保持稳定时都倾向于略微上下振荡。这被认为部分归因于生理因素并且部分归因于道路固有的振动。无论何种原因，这类振荡都会转化成请求扭矩的微小振动，从而会潜在地引起相邻点火分数之间相对频繁的来回切换，如果这些振荡恰好超过一个阈值，那么这通常会引起点火分数计算器在两个不同点火分数之间切换。点火分数之间这类频繁的来回切换通常是不希望的并且典型地不会反映驾驶员实际上改变发动机输出的任何意图。多种不同的机制可以用于缓解加速器踏板信号110中这类微小振动的影响。通过举例，在一些实施例中，提供一个预滤波器261来过滤出这类微小输入信号振荡。该预滤波器可以用于有效地消除输入信号110中被认为是驾驶员不期望的一些微小振荡振动。在其他实施例中，除预滤波器261之外或代替该预滤波器，在命令点火分数的确定中，点火分数确定单元224可以被安排成用于应用迟滞至加速器踏板输入信号110，或否则忽略加速器踏板输入信号110中的微小振荡振动。这可以容易地通过使用一个迟滞常数来实现，该迟滞常数要求输入信号110在请求/命令点火分数做出任何改变之前改变一个设定量。当然，这种迟滞常数的值可以广泛地变化来满足任何具体应用的需要。类似地，除一个常数之外，迟滞阈值还可以采用扭矩请求百分比变化的形式或使用其他合适的阈值函数。

仍然在其他应用中，扭矩迟滞可以由一个扭矩计算器、ecu或作为确定请求扭矩的一部分的其他部件来应用。所使用的实际扭矩迟滞阈值和/或所使用的应用迟滞的性质可以广泛地变化来满足所希望的设计目标。

重要的是认识到将相关点火分数确定单元122、224等局限于仅改变请求/命令点火分数以响应大于一个阈值量的输入信号振动并不意指点火控制单元120、220等不传输遵循驾驶员请求的一个实际发动机输出。相反，该输入信号的任何较小的振动能够通过适当地改变发动机设置(例如，进气质量)同时使用相同的点火分数以一种更传统的方式来处理。

在此描述的一些点火分数计算器的一个特别值得注意的特征在于可供使用的点火分数的数量基于发动机的操作速度是或可能是可改变的。也就是说，在较高发动机速度下可供使用的点火分数的数量可能大于(并且潜在地显著大于)在较低发动机速度下可供使用的点火分数的数量。这个特征相当不同于常规跳过点火控制器，该常规跳过点火控制器通常被局限于使用独立于发动机速度的一个相对较小的固定的点火分数组。通过举例，上文所述的循环模式发生器124(a)的算法实现方式被安排成用于动态地计算发动机操作期间可能的操作点火分数状态的数量和值。因此，该组可能的操作点火分数将在mpcfo整数值改变的任何时间发生改变。当然，在其他(例如，基于表的)实现方式中，更多点火分数变得可供使用时所处的阈值能够以不同方式改变。

无论如何，由于命令点火分数可以随着发动机速度的变化而部分地发生变化，所以可能存在发动机速度的小变化将引起命令点火分数的改变的情况。已观察到点火分数之间的过渡倾向于是不希望的振动和/或声学噪声的一个潜在来源并且相邻点火分数之间的快速来回波动往往是特别不希望的。为了帮助降低这类波动的频率，点火分数确定单元124、124(a)、224等可以被安排成用于提供一个基于动态rpm的迟滞，这样使得发动机速度的相对较小的振动不会引起点火分数的改变。

为了更好地说明问题的本质，考虑利用一个循环模式发生器(cpg)124(a)来确定命令点火分数的一个点火控制单元120、220。应认识到的是，每次气缸点火都可能各自引起发动机速度(rpm)的一个不可忽略的改变。因此，如果发动机在接近阈值的速度下在cpg水平之间操作，那么特定气缸的连续点火和不点火将会使控制器在cpg水平之间来回波动并且因此使命令点火分数来回波动，而这是不希望的。(注意，输入或请求点火分数的一个范围映射到一个公用命令点火分数，即一个公用cpg水平上)。因此，在这种实现方式中，希望确保发动机速度的一个改变在循环模式发生器124(a)实际上将一个初始cpg水平改变至一个不同的cpg水平之前高于一个最小步进值。任何具体控制器设计中应用的rpm迟滞的量可以发生变化以满足具体车辆控制方案的需要。然而，通过举例，适用于描述的循环模式发生器124(a)实现方式的一个公式如下：

rpm迟滞＝(高通截止频率*120/#气缸)

其中高通截止频率(highpasscutofffrequency)是指示了一个点火指令的重复模式每秒预期重复的最小次数的重复阈值-例如上文提供的实例中的8hz，并且#气缸是发动机具有的气缸数量。如上文所论述，在一些实现方式中，可能希望随着发动机速度、齿轮或其他因素的变化而变化高通截止频率。在一些实现方式中，rpm迟滞的应用水平也可以随着这类因素的变化而变化。

在其他应用中，可能希望使用一个预定的rpm迟滞阈值(即，要求发动机速度变化大于一个指定值(例如，200rpm))或基于发动机速度百分比的一个rpm迟滞(例如，要求发动机速度变化大于一个指定发动机速度百分比(例如，标称发动机速度的5％))。当然，用于这类阈值的实际值可以广泛地变化以满足任何具体应用的需要。

在另一个具体的实现方式中，可以提供一个锁存器来保持在最近的发动机速度波动中观察到的一个最小发动机速度值(例如，rpm)。锁存的发动机速度之后仅在观察到发动机速度的变化超过rpm迟滞时增大。这个锁存的发动机速度然后可以用于要求发动机速度作为一个计算或查找表的一部分的不同计算之中。这类计算的实例可能包括用于mpcfo的计算或用作不同查找表的索引等的发动机速度。在某些计算中使用这个锁存的最小发动机速度值的一些优点在于：(a)它帮助确保对扭矩请求减小(例如，在驾驶员释放加速器踏板时)的快速响应；以及(b)确保高通截止频率不下降到请求值以下。

瞬态响应

采用基于描述的点火分数管理的跳过点火控制器，在命令点火分数做出改变的任何时间都将典型地存在请求进气质量(mac)的一个步进改变。然而，在许多情况下，油门的响应时间和与增大或减小穿过进气歧管来提供mac的所请求改变的气流流率相关联的固有延迟是如此以使得如果存在请求mac的一个步进改变，那么在接下来几个点火机会期间实际上可供使用的空气量(即，实际mac)可以略微不同于请求mac。因此，在这类情况下，实际上可供用于接下来的命令点火(或接下来几个命令点火)的mac可以略微不同于请求mac。通常有可能预测和改正这类错误。

在图4示出的实施例中，点火分数计算器224的输出在它传输到点火控制器230之前通过一对滤波器270、274。滤波器270和274(这些滤波器可以是低通滤波器)缓解命令点火分数中的任何步进变化的影响，这样使得在较长的时期内扩展点火分数的变化。这种“扩展”或延迟可以帮助使不同命令点火分数之间的过渡平滑并且还可以用于帮助补偿改变发动机参数的机械延迟。

具体来说，滤波器270使不同命令点火分数(例如，不同的cpg水平)之间的突然过渡平滑以提供对发动机行为的更好响应并且因此避免一种冲击的瞬态响应。在cpg水平之间的过渡期间在非cpg水平下操作通常是可接受的，因为响应的瞬态性质避免了产生低频率振动。

如前文所论述，在点火分数确定单元224指导命令点火分数的一个改变时，也将典型地使动力传动系调整模块133指导发动机设置(例如，可以用于控制歧管压力/进气质量的油门位置)的一个相应的改变。从滤波器270的响应时间不同于用于实施指导的发动机设置的改变的一个或多个响应时间的意义上来说，请求的发动机输出与传输的发动机输出之间可以存在失配。事实上，在实践中，与实施这类改变相关联的机械响应时间远远慢于点火控制单元的时钟速度。例如，歧管压力的命令改变可以涉及改变油门位置，这具有一个相关联的机械时间延迟并且存在该油门的实际移动与所希望的歧管压力的实现之间的另一个时间延迟。最终结果是在单个点火机会的时间范围内经常是不可能实施某些发动机设置的命令改变的。如果不加以应对的话，那么这些延迟将导致请求发动机输出与传输发动机输出之间的差异。在示出的实施例中，提供滤波器274来帮助减少这类偏差。更确切地说，对滤波器274进行缩放，因此它的输出以与发动机行为相似的速率改变；例如，它可以大致上与进气歧管填充/未填充动力学相匹配。

在图4示出的实施例中，点火分数确定单元224的输出225(a)通过滤波器270，从而产生信号225(b)。如果使用了一个插入器272，那么在这个阶段它的输出通过加法器226来添加，从而产生信号225(c)。当然，如果未使用插入器(或者未应用插入)，那么信号225(b)和225(c)将是相同的。这个信号225(c)优选地是在确定适当的动力传动系设置中由动力传动系参数调整模块133可见并且使用的命令点火分数，这样使得这些发动机设置经过适当地计算来传输针对考虑了滤波器270和(如果存在)插入器272的影响的命令点火分数的所希望的发动机输出。然而，信号225(c)在它实际上作为命令点火分数225(d)传输到点火控制器230之前通过滤波器274。如上文所述，滤波器274被安排成用于帮助解决改变发动机设置中固有的瞬态响应延迟。因此，滤波器274帮助确保点火控制器230实际上要求的点火分数能解决这类固有的延迟。

应清楚的是，完成由滤波器270赋予的点火分数之间的命令过渡的延迟在大多数情况下对发动机的总体响应来说将是无关紧要的。然而，存在可能不希望这种延迟的时候，如(例如)在请求点火分数存在大的改变时。为了适应这类情况，滤波器可以结合一个旁通模式，该旁通模式使点火分数确定单元224的输出225(a)在指导点火分数的大改变时直接传递到点火控制器230中。这类旁通式滤波器的设计在滤波器设计领域中是熟知的。例如，滤波器内部设置可以重新初始化以便于迫使该滤波器的输出达到一个预定值。

多种低通滤波器设计可以用于实施低通滤波器270和274二者。这些滤波器的结构可以发生变化以满足任何具体应用的需要。可替代地，传感器可以被安排成用于将积极监测map时间演变的信号馈入点火控制单元220中。给出这种信息和一个精确的map模型后，滤波器274可以基于这种信息来调整。在一些具体实施例中，低通iir(无限脉冲响应)滤波器用作滤波器270和274并且已发现这些滤波器工作起来特别良好。与命令点火分数信号225和点火控制器230类似，这种iir滤波器优选以每次点火机会计时。接下来解释适用于这种应用的一个具体一阶iir滤波器设计的结构。虽然描述了一个具体的滤波器设计，但应认识到的是，同样可以利用包括fir(有限脉冲响应)滤波器等的多种多样其他低通滤波器。

如熟悉滤波器设计领域的技术人员将认识到，具有取样时间t的离散一阶iir滤波器的公式将是：

yn＝ct*xn+(1-ct)y(n-1)

然而，在描述的实施例中，时钟是可变的并且依赖于发动机速度。因此，为了将一阶iir滤波器从一个常数采样时间转换成基于曲轴角度的一个可变采样时间一阶滤波器，系数必须重新计算如下：

cf＝(ct/t)*(60/rpm)/(#气缸2)

cf＝(2*ct/t)*(60/rpm)/(#气缸)

cf＝k*(60/rpm)/(#气缸)

其中滤波器的系数ct和cf分别用于一个时间基准“t”滤波器和一个角度或点火分数基准“f”滤波器。

因此，具有与以上提到的时间基准iir滤波器相同的特征的一个一阶iir滤波器的公式将是：

yf＝cf*xf+(1-cf)y(f-1)

虽然已描述了一个具体的一阶iir滤波器，但应认识到的是，包括更高阶iir滤波器和其他合适的滤波器的其他滤波器可以容易地用于代替描述的离散一阶iir滤波器。

扭曲点火分数

在上文所述的方法中，鉴别了具有良好振动(或nvh)特征的一组操作点火分数并且在发动机操作期间，点火分数确定单元224着重使用这些点火分数。该组操作点火分数可以通过分析、根据经验或使用其他合适的方法来获得。将一个跳过点火控制器限制于使用这类点火分数可以显著减少发动机振动。查看这种方法的一种方式是观察到请求扭矩的范围被映射到单个点火分数，从而导致该请求扭矩与命令点火分数之间如图3中所示的一个阶梯步进式映射。换句话说，在这种方法中，命令点火分数在一个扭矩请求范围内(在图3中反映为一个请求点火分数范围)保持恒定。

在相对于图2描述的实施例中，披露了用于鉴别某些点火分数值的一种具体方法，这些点火分数值已知用于降低由以跳过点火模式操作发动机产生的振动量。为了便于描述，那些点可以称为cpg点，但这类点可以通过分析、根据经验或使用混合技术来确定。在实践中，在使用十分接近一个cpg点但并不与其完全相同的点火分数的情况下，观察到的振动将不会急剧攀升。相反地，虽然关系远不是线性的，但离任何cpg点越远的点火分数的振动特征倾向于越差。这种特征可以(例如)在图5中以图形形式看出，该图5示出了在cpg点1/3处附近的点火分数下的测量的纵向加速(振动的一个尤其显著的特征)。将参考图6至图7描述的一个替代的调整点火分数计算器124(b)中利用了这种特征。

在这个实施例中，调整点火分数计算器124被安排成用于以一种方式将请求点火分数(或请求扭矩)映射到命令点火分数，该方式有些类似于图3的阶梯步进式方法，但区别在于“阶梯”的延伸部分375被设计成具有轻微的斜率(即不是水平的)而“阶梯”的上升部分377具有更陡峭的斜率，如可以在图6和图7二者中看出。从概念上来说，以这种方式将请求扭矩(或请求点火分数)映射到一个命令点火分数125的一个点火分数计算器具有若干有趣的特征。

通过将一个轻微的斜率添加到阶梯的延伸部分，与一个请求扭矩范围相关联的命令点火分数125被扭曲，这样使得它停留在一个目标cpg点附近，但并不是恒定的。以此方式，振动被减少，因为接近cpg点的值也倾向于具有良好的振动特征。同时，声学共振极少可能受到激发，特别是在请求扭矩/点火分数持续变化，甚至是变化很小量的情况下。如上文指出，研究已发现事实上即使是在稳定状态驱动条件下，加速器踏板输出的信号也倾向于轻微振荡。可以利用输入信号的这种固有特征来帮助减少声学共振。

阶梯的上升部分从概念上来说可以被认为代表cpg阶段之间的过渡。通过推测，这些过渡区域通常反映具有不太希望的振动特征的区域。如果这个区域中映射的斜率相对较陡，那么cpg阶段之间的过渡将相对较快，这意指从概率上来说，请求扭矩将处于这些过渡区域中的时间量相对较低。通过最小化点火控制器130、230经过指导来输出处于这些过渡区域内的一个点火分数的时间，显著降低了产生不希望的振动的可能性并且可以获得良好的nvh特征。

存在可以用于产生具有这种性质的映射的许多算法。一种简单的方法是一种分段线性映射。这种映射可以容易地通过以下内容来表征：(1)一组希望的操作点(例如，cpg点)；(2)规定操作点附近的映射的斜率的一个参数；以及(3)规定处于这些操作点之间的中间处置处的点的映射的斜率的一个参数。该组操作点可以使用任何合适的方法(例如，以算法方式、根据经验等)来鉴别。注意，先前描述的cpg点针对这个目的工作得特别良好，并且下文描述使用cpg点作为操作点。然而，应认识到的是，使用cpg点当然并非必要条件。这些cpg点附近的映射的斜率(se)与阶梯的延伸部分375的斜率相对应。这个斜率(se)将小于1并且优选显著小于1。通过举例，1/3或更小以及更优选地0.1或更小的斜率能良好地工作。处于这些cpg点之间的中间位置处的点的映射的斜率(sm)与阶梯的上升部分377的斜率对应。这个斜率(sm)将大于1(并且优选显著大于1，例如3或更大，并且更优选地10或更大)。在示出的实施例中，阶梯的上升部分的中心位于cpg点之间的中点处，这能良好地工作，但是这同样并非严格的必要条件。

采用这组限制条件，完全确定了从输入点火分数至输出点火分数的映射。给出以上参数后，在任何时间都可以使用以下算法来计算该输出点火分数。

步骤1：找出输入点火分数(cpglo)下方的最大cpg点以及输入点火分数(cpghi)上方的最小cpg点。

步骤2：计算cpglo与cpghi的中点(mp)。

步骤3：确定通过cpglo具有斜率se的一条线与通过mp具有斜率sm的一条直线的交点。这是低分割点(bplo)。

步骤4：确定通过cpghi具有斜率se的一条直线与通过mp具有斜率sm的一条直线的交点。这是高分割点(bphi)。

步骤5：确定该请求点火分数位于哪个分段。三个分段分别：a)在cpglo与bplo之间；b)在bplo与bphi之间；以及c)在bphi与cpghi之间。

步骤6：使用相应的线(表示为一个线性方程)来计算该输出点火分数。

在即时计算线段的一个实现方式中，步骤1至5仅在点火分数从一个分段移到另一个时或在这些输入参数之一(例如，该组可供使用的cpg点)改变时需要进行计算。因此，仅最后步骤将每次点火机会都需要计算。当然，前五个步骤的结果还可以容易地以查找表形式实施以更进一步简化计算。应认识到的是，cpg点之间的一个或多个线段的形状可以容易地使用这种方法来定制，并且这些分段可以容易地使用不同于相邻cpg点之间的中点的一个或多个中间点来限定。

点火分数的这种描述的扭曲是紧凑的并且易于计算。这还有益于降低在使用单个点火分数持续延长时间段时更有可能发生的声学共振建立的几率。输入点火分数到输出点火分数的映射的性质使发动机偏好在低振动区域内操作。这两个目的(即，停留在一个振动良好的点上的偏好相对于避免声学共振的希望)之间的权衡可以使用一小组参数来做出。

虽然描述的分段线性映射能良好地工作，但应认识到的是，多种多样其他映射可以容易地用于此处。例如，使用三次多项式来匹配cpg和中点处的斜率和值的技术可以容易地使用并且倾向于良好地工作。另外，在示出的实施例中，将使用单个函数来定义cpg点之间的映射的过渡。然而，这并非必要条件。在替代的实施例中，不同的函数可以用于映射相邻cpg点对之间的过渡和/或不同的斜率可以用于各个不同的分段。例如，cpg点1/2附近的斜率可以是零，而相邻分段可以具有一个正斜率。这对于在点火分数接近一半(或者与传统可变排量操作状态共存的其他点火分数)时允许发动机以与常规可变排量发动机更相似的一种方式操作是合乎需要的。可替代地，通过cpg点1/2的斜率可以是非常大或无穷大的，从而有效地排除在那个cpg水平下的操作。

其他特征

描述的点火分数管理技术利用发动机操作特征的知识来鼓励使用具有较低振动特征同时通过改变合适的发动机操作参数(如进气质量)来补偿点火分数变化的点火分数。所得控制器通常相对易于实施并且与常规跳过点火发动机控制相比较时可以显著减轻nvh问题。虽然仅详细描述了本发明的几个实施例，但应认识到的是，本发明在不脱离本发明的精神或范围的情况下能够以许多其他方式实施。

值得注意的是，许多特征，如滤波器270和274、插入器272、预滤波器261、点火分数计算器(或其他部件)内计算中使用的不同输入信号上迟滞的使用、基于发动机速度或曲柄角的时钟的使用等，都在具体实施例的背景下进行了描述。虽然这些特征在某些实施例的背景下进行了具体论述，但应认识到的是，概念在本质上是更一般性的并且这类部件和它们的相关联函数可有利地并入任何描述和/或要求的跳过点火的点火控制单元之中。

允许控制器利用与大多数跳过点火控制器所涵盖的相当小的一组(或常规可变排量发动机中允许的极度受限的排量选择)相比相当广泛的一个点火分数范围有助于实现比这类常规设计可能具有的更好的燃料效率。有效点火分数管理和描述的不同技术有助于缓解nvh问题。同时，请求扭矩通过调整适当的发动机设置(如油门设置)(这帮助控制歧管压力以及因此控制mac)来适当地传输以传输所希望的发动机输出。所得组合有助于设计多种不同经济的跳过点火发动机控制器。

上文注意到在许多实现方式中，可供使用的点火分数的数量可以随着发动机速度的变化而变化。虽然不存在固定截止值，但一般来说，在1000rpm或更高的发动机速度下操作的八气缸发动机的可供使用的点火分数状态的数量具有至少23个可供使用的点火分数并且在高于1500rpm的发动机速度下操作的相同发动机具有的点火分数数量大于该可供使用的点火分数状态的数量的两倍。通过举例，图8图解性示出了潜在可供使用的点火分数随着图2的实施例中的mpcfo的增加而增加。对于一个固定截止频率来说，mpcfo与发动机速度线性成比例。图9绘制了具有一个8hz固定截止频率的一个八气缸四冲程发动机的潜在可供使用的点火分数的增加。如在其中可以看到，潜在可供使用的点火分数的数量随着发动机速度而大于线性地增加，这促进了更好的燃料效率以及点火分数之间更平滑的过渡。

描述的若干实施例论述了基于算法或逻辑的方法以确定一个调整点火分数。应认识到的是，任何描述的功能性可以容易地以算法方式、使用查找表、以离散逻辑方式、以可编程逻辑方式或以任何其他合适的方式来实现。

虽然描述了跳过点火管理，但应认识到的是，在实际实现方式中，跳过点火控制并不需要用于排斥其他类型的发动机控制。例如，将经常存在以下操作条件：希望以一种常规(点燃所有气缸)模式操作发动机，其中与点火分数相比，主要通过油门位置调节发动机的输出。另外或可替代地，在一个命令点火分数与在一个标准可变排量模式(即，在所有时间内只能点燃一个固定气缸组)中可供使用的一个操作状态共存时，可能希望仅操作一个特定的预指定气缸组以在这类点火分数下模拟常规可变排量发动机操作。

已在控制适用于机动车辆的四冲程活塞式发动机的点火的背景下主要描述了本发明。然而，应认识到的是，描述的连续可变排量方法非常适于用在多种多样内燃发动机之中。这些包括用于几乎任何类型的车辆(包括汽车、卡车、船、飞机、摩托车、踏板车等)、非车辆应用(如发电机、割草机、落叶吹扫机、模型等)、以及利用内燃发动机的几乎任何其他应用的发动机。描述的不同方法利用在多种多样不同热力循环下操作的发动机–包括几乎任何类型的二冲程活塞式发动机、柴油机、奥托循环发动机(ottocycleengine)、双循环发动机、米勒循环发动机(millercycleengine)、阿金森循环发动机(atkinscycleengine)、汪克尔发动机(wankelengine)以及其他类型的旋转发动机、混合循环发动机(如双奥托和柴油机)、混合式发动机、星型发动机等。还相信，无论它们是否利用当前已知或后来开发的热力循环操作，所描述的方法都将能利用新近开发的内燃发动机良好地工作。

结合的专利和专利申请中的一些实例涵盖一种优化的跳过点火方法，其中点燃的工作室在大致上最优的条件(热力或其他条件)下被点燃。例如，引入这些工作室用于每次气缸点火的进气质量可以设置为在发动机当前操作状态(例如，发动机速度、环境条件等)下提供大致上最高的热力效率的进气质量。描述的控制方法在与这种类型的优化跳过点火发动机操作结合使用时能非常良好地工作。然而，这绝不是必要条件。相反，该描述的控制方法不管这些工作室在何种条件下被点燃都能非常良好地工作。

如在一些参考专利和专利申请中解释，描述的点火控制单元可以作为一个独立的点火控制协同处理器或以任何其他合适的方式实施在一个发动机控制单元内。在许多应用中，将希望将跳过点火控制作为一个另外的操作模式提供给常规(即，所有气缸点火)发动机操作。这允许发动机在条件不太适合于跳过点火操作时以一种常规模式操作。例如，常规操作在某些发动机状态(如发动机起动、低发动机速度等)中可能是优选的。

在一些实施例中，假设在管理点火分数时可以使用所有气缸。然而，那并非必要条件。如果希望用于特定应用，那么点火控制单元可以容易地被设计来在要求排量低于一些指定阈值时始终跳过一些指定气缸。仍然在其他的实现方式中，在它们的一些气缸已被关闭的模式下操作时，可以将任何描述的工作循环跳过方法应用到传统可变排量发动机中。

描述的跳过点火控制可以容易地与多种其他燃料经济性和/或性能增强技术(包括稀燃技术、燃料喷射成型技术(fuelinjectionprofilingtechnique)、涡轮增压、增压作用等)一起使用。上文所述的大多数点火控制器实施例都利用了σ-δ转换。虽然相信σ-δ转换器非常适合用于这种应用中，但应认识到的是，这些转换器可以采用多种多样的调制方案。例如，脉冲宽度调制、脉冲高度调制、面向cdma的调制或其他调制方案可以用于传输命令点火分数。一些描述的实施例利用一阶转换器。然而，在其他实施例中，可以使用更高阶转换器。

大多数常规可变排量活塞式发动机被安排成用于通过在整个工作循环内保持气门关闭来禁用未使用的气缸，从而试图使通过未使用的气缸的泵送空气的负面效应最小化。描述的实施例非常适用于能够以一种类似方式来禁用或关闭被跳过的气缸的发动机。虽然这种方法能良好地工作，但活塞仍然在气缸内往复运动。活塞在气缸内的往复运动引入摩擦损耗，并且在实践中，气缸内的一些压缩气体典型地将通过活塞环逃逸，由此还引入一些泵送损耗。由于活塞往复运动造成的摩擦损耗在活塞式发动机中相对较高，并且因此从理论上来说可以通过在被跳过的工作循环期间使活塞分离来实现总体燃料效率的显著进一步提高。在过去数年里，有若干发动机设计曾试图通过使活塞脱离往复运动来减少可变排量发动机中的摩擦损耗。本发明人不知道有任何这类设计曾实现商业成功。然而，猜测这类发动机的有限市场阻碍了它们在批量生产的发动机中的发展。由于与活塞脱离(对于结合了描述的跳过点火和可变排量控制方法的发动机来说是潜在可行的)相关联的燃料效率增益相当显著，可能能使开发活塞脱离发动机在商业上非常可行。

鉴于上述内容，应清楚本发明实施例应视为是说明性的而非限制性的，并且本发明不限于在此给出的细节，而是可以在随附权利要求书的范围内进行修改。